đồ án chi tiết máy bánh răng côn BKHN

Chọn đường kính hai đai 3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 3.7.Một vài thông số hình học của cặp bánh răng 3.8.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng... Tại tiết diện lắp kh

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai

2.2 Chọn đường kính hai đai

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

3.7.Một vài thông số hình học của cặp bánh răng

3.8.Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng

4.2.4.Sơ đồ phân tích lực chung

6.1.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc

6.1.2.Bôi trơn ổ lăn

PHẦN 1 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

1.1.Chọn động cơ điện

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ

ct yc

P

P





Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

Hiệu suất của 1 cặp ổ trượt : η ot = 0,98

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : ol= 0,99

Hiệu suất của bộ đai : η d= ¿0,96

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn : η br= ¿0,97

Hiệu suất của khớp nối:  kn 1

Truyền động đai thang : u d= ¿3

Truyền động bánh răng côn: ubr = 4 (hộp giảm tốc một cấp)

Thay số vào (2) ta có:

usb  u ud. br =3.4 = 12

Suy ra : ndc sb( )  n uct. sb 

56,23.12 = 674,76 (v/ph)Chọn số vòng quay đồng bộ :ndc = 730 (v/ph)

1.1.3.Chọn động cơ

Từ Pyc = 1,91 kW & ndc =730 v/ph

Tra bảng thông số ĐCĐ Việt – Hung ta có :

Kiểu động cơ Pđc(KW) ndc (v/ph) Dđc(mm) m (kg) Mmax/

Mdd

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có:

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền trong u br = 4,5

Số vòng quay trên trục II: nct= n I

udc=

253,5 4,5 =56,3 (

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 1,7(KW)

Công suất trên trục II là :

P II= P ct

η ot η kn=

1,7

0,98.1 LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx Sheet1!R10C4¿ ¿ 1=1,73(kW )

Công suất trên trục I là :

P I= P II

η ol .η br=

1,73

0,99.0,97 LINKExcel Sheet 8 C:\\Users\\User\\Desktop\\CTM 2012\\ExCTMBRTXT.xlsx Sheet1!R11C4¿ ¿ 0,97=1,8(kW )

Công suất thực của động cơ là:

P đc¿

η d η ol=

1,8 0,99.0,96=1,89(kW )

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

Mômen xoắn trên trục I là :

n(v/ph) 730 253,5 56,3 56,3

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI.

Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang.

1,91 24725 730

2,88

P P c

T Tdc n d

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai.

Chọn đai thang thường

Tra đồ thị 4.1 và bảng  

4.13 1

59 với các thông số:P=1,91 và n =730 ta chọn tiết diện đai: O

2.2.Chọn đường kính hai đai: d1 và d 2

Dựa vào ut = 2,9 Tra bảng  

4.14 1 60

B

ta chọn L theo tiêu chuẩn :ChọnL1500mm

Số vòng chạy của đai trong1 s : ax  

Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ:

2 1 1

355 125

354,55

d d a

d

L u z

P k Z

P C C C C



P:Công suất trên bánh đai chủ động P= 1,91(KW)

 P0 :Công suất cho phép.Tra bảng  

4.19 1 62

1,1 1700

l   ta được: C  L 0,97u

C :Hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền

1,91 1,74 1,1

P Z P

P C C C C

Lấy Z=2

2.5.Các thông số cơ bản của bánh đai.

Chiều rộng bánh đai B=(Z-1).t+2.e

Tra bảng  

4.21 1 63

Góc chêm của mổi rãnh đai: 38

Đường kính ngoài của bánh đai:

2.6.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

Lực căng ban đầu: 0

780

d v

Lực tác dụng lên trục F N r  662,12

PHẦN III : THIẾT KẾ BỘ CHUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

Thông số đầu vào:

- Giới hạn chảy: σch1 = 450 MPa

3.2 Xác định ứng suất cho phép

Xác định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép

0 Hlim

+ NFO : số chu kì ứng suất cơ sở khi thử về uốn : NFO = 4.106

+ NHE , NFE : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :

NHE1 = NFE1 = 60.c.n1.t∑ = 60.1.253,5.14500 = 221.106

NHE2 = NFE2 = 60.c.n2.t∑ = 60.1.56,3.14500 = 49.106

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là

[H]max = 2,8.ch  [H1]max = [H2]max = 2,8.580 = 1624(MPa)

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải

[F2]max = 0,8.ch2  [F2]max = [F2]max = 0,8.450 = 360 (MPa)

[F1]max = 0,8.ch1  [F1]max = [F1]max = 0,8.580 = 464 (MPa)

3.3 Xác định các thông số của bộ truyền

Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Re và đường kính chia ngoài de

Chiều dài côn ngoài

với ổ đũa  ta được : KH = 1,13

+ T1 = 67811 Nmm - mômen xoắn trên trục I

+ [H]=481,82 MPa

Vậy : chiều dài côn ngoài sơ bộ Re là:

2 3 2 e

R = 50 4,5 +1 67811.1,13/[(1-0,25).0,25.4,5.481,82 ]=168,57(mm)Đường kính chia ngoài sơ bộ de1 của bánh răng chủ động là:

Tra bảng 6.20Tr112 [1] với Z1 = 29 ; ut = 4,5 ta được: x1 = 0,33⇒x2 = − ¿0,33

e Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài :

Đường kính trung bình :

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng :

a Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc :

b Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

¿

[σ¿¿F 1]¿,[σ¿¿F 2]¿ - ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:

K F – hệ số tải trọng khi tính vê uốn :

Chiều cao răng ngoài : h e=2,2 mte=2,2.2,5=5,5(mm)

Chiều cao đầu răng ngoài :

Đường kính đỉnh răng ngoài :

{d ae1=d e1+2 hae1 cosδ1=72,50+2.3,33 cos 12,48°=79,00(mm)

d ae2=d e2+2 hae 2 cos δ2=327,5+2.1,68 cos 77,52°=328,22(mm)

 Lực ăn khớp trên bánh răng chủ động :

 Lực vòng:

F t 1=2T I

d m 1=

2.67811 63,22 =2145,24 (N )

 Lực hướng tâm:

F r 1 =F t 1.tanα cos δ1= 2145,24 tan20°.cos12 , 48 = 762,35 (N)

 Lực dọc trục:

F a 1 =F t 1.tanα sin δ1= 2145,24 tan20°.sin12,48 = 168,73 (N)

3.8 Bảng tổng hợp một vài thông số của bộ truyền bánh răng :

Góc nghiêng của răng βbebeH độ 0

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Ta chọn khớp theo điều kiện:

cf

t kn cf

T d

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

 

16.1 2 58

16.10a

2 68

B

với: T kn cf 500( )N m ta được:

1 3 0

34( ) 28( ) 14( )

t o

4.1.3 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được cf

4.2 Lực tác dụng lên trục và khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực

0, 2.

I sb

T d





, trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =67811(N.mm)

[τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] = 15 (MPa)

3 1

- Với trục II:  

3

II sb

T d





TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 293455 (N.mm)

[τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 12 ÷ 30 Mpa.] = 30 (MPa)

3 2

sb sb

B

với:

1 2

o Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

 Chiều dài may-ơ bánh đai trên trục I:

 Chiều rộng vành răng b ki thứ i trên trục k: b13 =b23 =b=42(mm)

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

o Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1]

4.2.4 Sơ đồ phân tích lực chung

x

y

z 0

+Với d1sb= 30mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-Tại tiết diện lắp bánh răng: d10=25 mm

-Tại tiết diện lắp ổ lăn: d11=d12=30mm

-Tại tiết diện lắp bánh đai : d13 =25mm

+Chọn then:

Trên trục I then được lắp tại vị trí bánh răng và bánh đai

Tra bảng 9.1a [173/TL1] với d=25 mm ta chọn then có:

1 2

d= 30mm ; D=72 mm; C= 40 kN ; C0 =29,9 kN.

4.3.4.Sơ đồ đặt lực và kết cấu trục I

Fy2=1478,84 Fx2=3901,54

4.4.Thiết kế cụm trục II

4.4.1 Lực tác dụng lên trục

x y

x y

z 0

4553263324

293455

Mx

MyT

Mômen uốn tổng và mômen tương đương MjMtđj ứng với các tiết diện j đươc tính theo công thức: M j=√M2yj

Tại tiết diện lắp bánh răng: d22= 45 mm

Tai tiết diện lắp ổ lăn :d23= d21 =40 mm

Tại tiết diện lắp khớp nối d20=35 mm

Kích thước tiếtdiện

Chiều sâu rãnh then

Bán kính góc lượn của rãnh

+Kiểm nghiệm độ bền của then:

Chọn số then bằng 1 tại các vị trí lắp bánh răng và bộ truyền ngoài

a Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…0,9)lm23= (0,8…0,9).45 =36…40,5mm chọn l t=40 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2):

τ c= 2T

d l t b=

2.293455

40.45 14=23,29 MPa<[τc]

b Tại tiết diện 2-0 (tiết diện lắp khop noi )

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…

4.4.4 Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.

Với thép 45 có: σ b=600 MPa , σ−1=0,436.σb=0,436.600=261,6MPa

Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục.

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục I ta thấy các tiết diện nguyhiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

s=s σ s τ/√s σ2+s2τ≥[s]

Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau:

Trong đó :-1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng a, avà m,

m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét

Chọn sơ bộ kiểu lắp

7 6

H

r theo bảng  

10 11

1 198

Ứng suất uốn biên :

a u

M W

 

Ứng suất xoắn biên 2.

o a

x

M W

Phản lực hướng tâm lên các ổ là :

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

F r 3=√F2x 3+F2y 3=√1046,92+472,572=1148,62 N

Lực dọc trục: Fa2 =762,35N

Đảo chiều khớp nối

x y

z 0

Vậy Fr1max = 2686,76 N Fr3max = 1148,62 N

Do yêu cầu độ cứng cao, độ chính xác giữa vị trí trục và bánh răng côn chọn ổ đũacôn 1 dãy tra bảng P2.11 và dựa vào đường kính ngõng trục là d=40mm ta chọn

sơ bộ đũa côn cỡ trung

Fr3

3 1

Tính và kiểm nghiệm khả năng tải trọng của ổ

Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn e 1,5.tan  1,5.tan10,5 0, 28

Theo 11.7 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ

4.5.6 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động

Ta có: Cd= Q.m√ L

Với :

m: bậc của đường cong mỏi, m=10/3 do tiếp xuc điểm ;

L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ Với Lh= 14500 giờ

Tuổi thọ của ổ lăn:

L = Lh.n2.60.10-6 =14500.56,3.60 10-6 = 48,981(triệu vòng)

Q = 2682,71 N

Cd =

10 3

2682,71 48,98 8621, 43N < C = 61kN

Thoả mãn điều kiện tải động

4.5.7.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

0 0 r1 0 a1

Q X F Y F

Tra bảng 11.6 ta được

0 0

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục.

5.1.2 Kết cấu nắp hộp

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03Re + 3 = 0,03.139,5 + 3 = 7,2 (mm) Chọn δ = 8 (mm)

d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm chọn d2 =12(mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm chọn d3 = 10(mm)

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)

d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d2 = 6 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Chiều rộng bích nắp và thân, K3

S3 = (1,4÷1,8)d3 = 14÷18 mm chọn S3 =16(mm)

S4 = (0,9÷1)S3 = 15,3÷17 mm chọn S4 = 16(mm)

K3 = K2 - (3÷5) = 38- (3÷5)= 34÷36 mm chọn K3 = 36 (mm)

K2 = E2+R2+(3÷5)=19+16+3=38 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19(mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16(mm)

Chọn h = 45 (mm)Mặt đế hộp:

Chiều dày: khi không có phần lồi

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên

18.5 2 92

1

C

(mm)

K(mm)

R(mm)

Vít(mm)

Sốlượng

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên.Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi.Nút thông hơi thường được

lắp trên nắp cửa thăm Tra bảng  

18.6 293

5.2.5.Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

5.2.6.Chốt định vị.

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loạitrừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

 Chọn loại chốt định vị là chốt trụ

 Thông số kích thước:B18.4aTr90[2] ta được:

PHẦN 6 : LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

6.1.Bôi trơn hộp giảm tốc

6.1.1 Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vận tốc v=0,84 (m/ s)<12 (m/s ) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu

Với vận tốc vòng của bánh răng côn v=0,84 (m/ s) tra bảng 18.11Tr100[2], ta được độ nhớt để bôi trơn là:

160(20)

16(3) Centistocứng với nhiệt độ 50℃

Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu AK-20

+ Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi do

đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ

6.2.2Bôi trơn ổ lăn :

Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị mài mòn, ma sát trong ổ

sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng ồn

Thông thường các ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ, nhưng trong thực

tế thì người ta thường bôi mỡ vì so với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Ngoài ra mỡ được dùng lâu dài ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ theo bảng

15.15aTr44[2] ta dùng loại mỡ LGMT2 và chiếm 1/2 khoảng trống trong ổ

6.2.2.Lắp bánh răng lên trục:

 Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh răng và ngược lại, ta chọn sử dụng then bằng Mối ghép then thường không được lắp lẫn hoàn toàn do rãnh then trên trục thường được phay thường thiếu chính xác Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp

 Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp chặt:

∅ H 7

k 6

6.2.3Dung sai mối ghép then

 Tra bảng B20.6Tr125[2] với tiết diện then trên các trục ta được

Sai lệch giới hạn của chiều rộng then:

Vỏ và cốc lótTrục và vòng chắn dầuĐoạn trục lắp khớp nốiNắp ổ và cốc lót

Trục và bánh răng

Trục và bạcTrục và vòng

Trục II chắn dầu

Vỏ và nắp ổ trục 2

Đoạn trục lắp khớp nốiTrục và vòng trong ổ

Vỏ và vòng ngoài ổTrục và bánh răng

Trục và bạc

6.3.Điều chỉnh ăn khớp

Sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số về lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác

+ Hiện nay có 2 phương pháp điều chỉnh đẻ đảm bảo độ chính xác về ăn khớp của

bộ truyền bánh răng côn

- Dịch chuyển trục cùng với bánh răng đã cố định trên nó nhờ bộ đệm điều chỉnh có chiều dày khác nhau lắp giữa nắp ổ và vỏ hộp

-Dịch chuyển bánh răng trên trục đã cố định ,sau đó định vị từng bánh răng một ( phương án này rất phức tạp )

+Để kiểm tra sự ăn khớp đúng của bộ truyền , người ta bôi trơn 1 lớp sơn trên bề mặt làm vệc của bánh răng , sau đó quay bánh răng nhỏ hay trục vít từ từ và theo dõi vết tiếp xúc trên bề mặt của răng Khi ăn khớp đúng thì các vết tiếp xúc raỉ đều theo mặt phăng làm việc của răng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3 Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn

4 Trang web: http://thietkemay.edu.vn